JPS6132501B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、過回転防止装置を備えた内燃機関用
点火装置に関するものである。

従来、内燃機関の過回転を防止する装置とし
て、設定回転速度以上になつたときに点火用火花
を消すようにした方式のもの、点火用火花を間引
く方式のもの、及び点火位置を遅らせる方式のも
のが用いられている。しかしながら、設定回転速
度以上で点火用火花を消滅させる方式によると、
未燃焼ガスがマフラに入つて異常音が発生する上
に機関の回転特性にヒステリシス現象が生じ、ま
た回転むらが大きくなる欠点があつた。また設定
回転速度以上で点火用火花を間引く方式では、そ
の回路構成が著しく複雑になる上に回転速度の制
御範囲が狭く、また間引く回数を増加させると点
火用火花を消滅させる方法と同様に未燃焼ガスの
ためマフラ内で異常音が発生する欠点があつた。
設定回転速度以上で点火位置を遅らせる方式は、
回転むらが少なく、比較的良好な動作を行なう
が、回転速度が設定値以下に下るまでに時間を要
する難点があり、また回路構成も複雑になる欠点
があつた。更にこの方式では、点火位置を遅らせ
ているためにいわゆる「バツクフアイア」が起
り、マフラで高熱が発生してマフラが赤熱してし
まう欠点があつた。

また、例えば特公昭46―4683号公報に示される
ように、点火時期を進角させることにより、内燃
機関の過回転を防止できることも知られている。
なお上記公報には、点火時期を進角させるための
具体的な構成は何等示されていないが、点火時期
を進角させる方式としては、例えば点火信号を発
生する信号発電子の出力を用いて点火時期を進角
させる方式や、進角用の信号を発生させるために
進角専用の信号発電子を別に設ける方式がある。
信号発電子の出力を利用する方式は、機関の回転
の上昇に応じて信号発電子から出力される信号の
信号幅とが波高値とが大きくなり、信号発電子の
出力信号が所定レベルに達する位置が進角するこ
とを利用するものである。しかしながらこの方式
では、信号幅の大きな信号を出力できる特別な構
成の信号発電子を用いなければ、十分大きな進角
幅を得ることができないという問題がある。

また進角専用の信号発電子を別に設ける方式で
は、信号発電子の数が増えるため発電機の構成が
複雑になるという問題がある。

本発明の目的は、エキサイタコイルの出力を利
用して簡単な構成で点火時期を進角させることに
より、上記問題点を解決した過回転防止装置付内
燃機関用点火装置を提供することにある。

本発明は、上記問題点を解決するため、内燃機
関と同期して電圧を誘起するエキサイタコイルの
出力で充電されたコンデンサの電荷を点火位置で
信号源から与えられる信号により導通する半導体
スイツチと点火コイルの１次コイルとを通して放
電させるコンデンサ充放電式の内燃機関用点火装
置において、エキサイタコイルの両端電圧を分圧
回路により分圧して機関の回転速度が設定回転速
度以上になつたときに、半導体スイツチの制御端
子に導通信号を与える過回転防止用信号回路を設
けた。そして過回転防止用信号回路が与える導通
信号を設定回転速度における機関の正規の点火位
置よりも位相が進んだ位置で発生するように設定
している。

以下図示の実施例により本発明の装置を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示した
もので、同図においては１は１次コイル１ａ及び
２次コイル１ｂを有する点火コイル、２は２次コ
イル１ｂに接続され機関のシリンダに取付けられ
た点火プラグである。１次コイル１ａの一端はコ
ンデンサ３を介してサイリスタ４のアノードに接
続され、サイリスタ４のカソードは１次コイル１
ａの他端（接地側端子）に接続されている。サイ
リスタ４のアノードとコンデンサ３との接続点に
はエキサイタコイル５の一端がダイオード６を介
して接続され、エキサイタコイル５の他端はサイ
リスタ４のカソードと１次コイル１ａの他端との
接続点に接続されている。サイリスタ４のゲート
カソード間にはダイオード７を介して機関の正規
の点火位置を定める信号を発生する信号源として
の信号コイル８が並列接続され、以上の各部によ
りコンデンサ充放電式の点火回路が構成されてい
る。

本発明の点火装置においては、機関の過回転を
防止するため、過回転防止用信号回路９が設けら
れている。この信号回路は、エキサイタコイル５
とダイオード６との接続点にアノードが接続され
たダイオード１０と、互いに直列に接続された抵
抗１１及び１２からなつていて上記ダイオード１
０を介してエキサイタコイル５に対して並列接続
された分圧回路と、抵抗１２の両端に並列接続さ
れたコンデンサ１３とを備えており、分圧回路の
分圧点がツエナーダイオード１４とダイオード１
５とを介してサイリスタ４のゲートに接続されて
いる。

上記点火装置においてエキサイタコイル５は及
び信号コイル８は第２図に示す発電機に設けられ
る。第２図において２０は鉄製椀状のフライホイ
ールで、このフライホイールの底壁部２０Ａの中
央には回転軸取付用のボス部２０Ｂが設けられて
いる。フライホイール２０の内周面には３個の弧
状の永久磁石２２ａ，２２ｂ及び２２ｃと弧状の
鉄片からなる１個の模擬磁鋼２３とがフライホイ
ールの周方向に等間隔で配列され、永久磁石２２
ａ〜２２ｃの内周面にはそれぞれ磁極片２４ａ〜
２４ｃが配置されている。磁石２２ａ〜２２ｃ及
び磁極片２４ａ〜２４ｃは各磁極片及び磁石を貫
通するビスまたはリベツトによりフライホイール
２０に固定され、同様に模擬磁鋼２３もビスまた
はリベツトによりフライホイール２０に固定され
ている。尚これらの固定は接着によつて行なつて
もよい。１個の磁石２２ｃの磁極面に固定された
磁極片２４ｃの一部が延長されて延長磁極２５が
形成され、この延長磁極２５の先端はフライホイ
ール２０の径方向の外側に折曲げられている。一
方フライホイール２０の周壁には貫通孔２６が設
けられてこの貫通孔内に非磁性スペーサ３３が嵌
着され、この非磁性スペーサを貫通して設けた孔
内に上記延長磁極２５の先端が挿入されている。
延長磁極２５の先端面２５Ａはフライホイール２
０の外周面と略同一の面上に露呈されており、こ
の延長磁極２５の先端面２５Ａに磁石２２ｃの内
周面側の磁極が導出されている。そしてフライホ
イール２０，永久磁石２２ａ〜２２ｃ，磁極片２
４ａ〜２４ｃ及び模擬磁鋼２３により４極のフラ
イホイール磁石回転子が構成され、延長磁極２５
の先端面２５Ａと貫通孔２６の周辺部２６Ａによ
り信号用回転子磁極が構成されている。図示の例
では磁石２２ｂの内周側がＳ極に、また磁石２２
ａ及び２２ｃの内周側がＮ極になるようにこれら
の磁石が着磁されている。したがつて延長磁極２
５の先端面２５ＡはＮ極になつており、また貫通
孔２６の周辺部２６ＡはＳ極になつている。

フライホイール２０の内側には、回転子の磁極
と対向する磁極部２７Ａ，２７Ａを両端に有する
鉄心２７にエキサイタコイル５を巻回した電機子
２８が配置され、またフライホイール２０の外側
には、延長磁極２５の先端面２５Ａと貫通孔２６
の周辺部２６Ａとに対向し得る一対の磁極部を両
端に備えたコの字形鉄心２９に信号コイル８を巻
回してなる信号発電子３０が配置されている。尚
エキサイタコイル５の外にヘツドランプ等を負荷
とする他の発電コイルを設けることができるのは
勿論である。

上記の発電機において、フライホイール２０は
通常機関の出力軸（レシプロ機関の場合はクラン
ク軸）に直接取付けられ、また電機子２８及び信
号発電子３０は機関のケースに固定された台板や
機関のカバー等に固定される。

次に第３図を参照して上記実施例の動作を説明
する。機関の出力軸を回転させると、第２図の電
機子２８の鉄心２７中には出力軸の回転角θに対
して第３図Ａに破線で示したような磁束φの変化
が生じる。第２図の発電機においては、磁石回転
子の４個の磁極のうち１個の磁極が模擬磁鋼から
なつているため、磁束φの波形は、波高値が低い
磁束変化と波高値が高い磁束変化とが交互に１サ
イクルずつ反復される波形となる。したがつてエ
キサイタコイル５に誘起する電圧V₅の波形も第
３図Ａに示したように波高値が低いサイクルと波
高値の高いサイクルとが交互に反復される波形と
なる。一方信号コイル８には、信号用回転子磁極
が信号発電子３０の位置を通過する毎に、第３図
Ｂに示すようなパルス状の信号電圧V₈が誘起す
る。エキサイタコイル５に第１図の矢印方向の半
サイクル（正の半サイクル）の電圧が誘起する毎
にエキサイタコイル５からダイオード６及び１次
コイル１ａを通してコンデンサ３が図示の極性に
充電される。したがつてコンデンサ３の端子電圧
V₃は第３図Ａに示すように上昇する。そして正
規の点火位置θ_iにおいて信号コイル８に誘起す
る第１図の矢印方向の半サイクルの信号電圧V₈
がサイリスタ４のゲートトリガレベルegに達す
るとサイリスタ４が導通するためコンデンサ３の
電荷がサイリスタ４及び１次コイル１ａを通して
放電する。この放電による１次電流の急変により
２次コイル１ｂに高電圧が誘起し、点火プラグ２
に火花が飛んで機関の点火が行なわれる。

一方エキサイタコイル５の出力は抵抗１１及び
１２からなる分圧回路で分圧され、コンデンサ１
３に印加される。エキサイタコイル５の出力電圧
V₅の正の半サイクルがピークに達するまでの期
間はコンデンサ１３がダイオード１０及び抵抗１
１を通して充電されるが、電圧V₅の正の半サイ
クルがピーク値を過ぎた後電圧V₅が再び正の半
サイクルに立上るまでの期間はコンデンサ１３の
電荷が抵抗１２を通して放電する。したがつてコ
ンデンサ１３の両端電圧V₁₃は第３図Ｄに示すよ
うにエキサイタコイルの出力電圧V₅の波高値に
相応して波高値の低い三角波Ｖ_13aと波高値の高
い三角波Ｖ_13bとが交互に反復される波形とな
る。上記装置においては、機関の回転速度が設定
回転速度未満の場合に三角波Ｖ_13bの波高値がツ
エナーダイオード１４のツエナー電圧に達しない
ようになつているため、機関の回転速度が設定回
転速度に達するまでの間はコンデンサ１３の両端
電圧でサイリスタ４に点弧信号が与えられること
はなく、したがつて機関は信号コイル８の出力で
定められた正規の点火位置θ_iで点火される。

機関の回転速度が上昇し、設定回転速度Ns
（rpm）に達すると、波高値が高い方の三角波Ｖ_1
３ｂがツエナーダイオード１４のツエナー電圧ezに
達するためこのツエナーダイオードがブレークダ
ウンしてサイリスタ４に点弧信号が与えられる。
したがつてサイリスタ４は正規の点火位置θ_iよ
りも角度αだけ位相が進んだ位置θ_i′で導通し、
この位置θ_i′で点火が行なわれる。この進み角α
を適当に設定しておくことにより機関の出力を急
速に低下させて過回転を防止することができる。
この実施例における進角度Ａ（ピストンの上死点
から点火位置までの角度）の回転速度Ｎに対する
特性は例えば第４図に示すようになる。

過回転防止時における点火位置θ_i′は、機関の
圧縮行程内において設定回転速度Nsにおける正
規の点火位置（ノツキングを生じさせることなく
機関を運転できる点火位置）よりも更に進角させ
た位置である。４サイクル機関において高速回転
時の進角度は通常25゜〜35゜であるが、この場合
は設定回転速度において例えば35゜〜45゜以上、
180゜以下の範囲で進角させることにより過回転
防止効果を得ることができる。また２サイクル機
関においては高速回転時における進角度が18゜〜
25゜程度であるので、設定回転速度において28゜
〜35゜程度以上進角させることにより過回転防止
効果を得ることができる。尚２サイクル機関では
上死点前120゜程度で圧縮行程に入るので、過回
転防止時における進角度を120゜以上にすること
はできない。

尚過回転防止時における進角量によつてはノツ
キングが生じることがあるが、このノツキングが
生じるのは短時間であるので特に支障はない。ノ
ツキングを防止または軽減するためには、過回転
防止時における進角量をできるだけ大きくして圧
縮行程に入つた後早い時期にシリンダ内の燃料を
燃焼させてしまうようにすればよい。

上記の実施例のように分圧回路の抵抗１２にコ
ンデンサ１３を並列接続するコンデンサ１３の両
端電圧を機関の回転速度に対応させることができ
るので、設定回転速度の設定を適確に行なうこと
ができる。しかし本発明はこのようにコンデンサ
１３を接続する場合に限定されるものではなく、
単に抵抗１１と１２からなる分圧回路のみを用い
て、エキサイタコイル５の出力が回転速度の上昇
に応じて増大することを利用するようにしてもよ
い。

上記の実施例では発電機の回転子磁極の一部を
模擬磁鋼としてエキサイタコイル５の出力に波高
値の低い波形と波高値の高い波形とが交互に現わ
れるようにしたが、１回転当り複数の点火動作を
許容でき且つ設定回転速度における点火位置を第
３図Ｄの三角波Ｖ_13aのピークで定めてもよい場
合には、エキサイタコイル５の出力波形をすべて
半サイクルの波高値が等しい波形にすることがで
き、その場合は４個の磁石を用いた通常の磁石発
電機を用いることができる。

上記実施例のように、エキサイタコイル５の出
力に波高値の低い波形と波高値の高い波形とが現
われるようにするためには、模擬磁鋼を用いる代
りに磁石を用いてこの磁石の着磁量を他の磁石の
着磁量よりも少なくするようにしてもよい。また
模擬磁鋼を他の磁石と着磁量が略等しい磁石で置
き換えてこの磁石と電機子の磁極との間のギヤツ
プを他の磁石と電機子の磁極との間のギヤツプよ
りも大きくするようにしてもよい。更に、複数の
弧状磁石に代えてフライホイールの内周に嵌合す
るリング状磁石を用いる場合には、このリング状
磁石の着磁の仕方によつてエキサイタコイルに上
記実施例と同様の波形を得ることができる。また
磁石発電機は４極に限られるものではなく、例え
ば６極の磁石発電機を用いる場合にも本発明を実
施できる。

第５図は６極の磁石発電機を用いてエキサイタ
コイルの出力に低い波高値と高い波高値とを生じ
させるようにした例を示したもので、２０はフラ
イホイール、３１はフライホイール２０の内周面
に嵌着されたリング状の磁石であり、このリング
状磁石の領域３１Ａ乃至３１Ｆがそれぞれ径方向
に着磁されて６極の磁石回転子３２が構成されて
いる。そして着磁領域のうち隣接する領域３１Ａ
及び３１Ｂの着磁量を他の領域３１Ｃ乃至３１Ｆ
の着磁量よりも大きくしてある。尚この場合信号
コイル８が図示されてないが、信号コイル８は磁
石発電機とは別個に設けた信号発電機内に設けて
もよく、またフライホイール２０の外周部に磁石
の小片を固着してこの磁石に第２図と同様な信号
発電子を対向させるようにしてもよい。

第５図の磁石発電機を用いた場合にエキサイタ
コイル５に鎖交する磁束φの波形は第６図に示す
通りであり、この磁束の変化によりエキサイタコ
イル５に電圧V₅が誘起する。即ちこの場合は回
転子が１回転する間に電圧V₅の半サイクルにお
いて波高値の高い１つの山と波高値の低い２つの
山とが現われる。第５図の発電機を第１図の回路
に対して用いた場合、エキサイタコイル５の出力
により充電されるコンデンサ３の端子電圧V₃は
第６図Ｂに示す通りで、角度θ_iにおいて信号コ
イル８の出力V₈がサイリスタ４のトリガレベル
egに達するとサイリスタ４が導通してコンデン
サ３が放電し、点火が行なわれる。またコンデン
サ１３の端子電圧V₁₃は第６図Ｄに示す波形にな
り、設定回転速度に達すると波高値の高い三角波
Ｖ_13bがツエナーダイオード１４のツエナー電圧
に達して点火位置がθ_i′まで進む。θ_i―θ_i′の大
きさを適当に設定しておくことにより過回転を防
止することができる。

第１図の実施例においては、コンデンサ３が１
次コイル１ａに対して直列に接続され、コンデン
サ３と１次コイル１ａとの直列回路にサイリスタ
４が並列接続されているが、コンデンサ充放電式
の点火装置は、エキサイタコイルにより一方の極
性に充電されたコンデンサをサイリスタの如き半
導体スイツチを通して１次コイル１ａに放電させ
る構成であればよく、例えば第１図においてコン
デンサ３とサイリスタ４の位置を入れ換えても上
記と同様の動作を行なわせることができる。

第１図の実施例においては、過回転防止用信号
回路９にツエナーダイオード１４を設けている
が、ツエナーダイオード１４を設けることなく、
設定回転速度において分圧回路の出力がサイリス
タのトリガレベルに達するように設定してもよ
い。

以上のように、本発明によれば、エキサイタコ
イルの両端出力を分圧回路により分圧して機関の
回転速度が設定回転速度以上になつたときに半導
体スイツチの制御端子に導通信号を与える過回転
防止用信号回路を設けたので、信号幅の大きな信
号を出力できる特別な信号発電子や進角専用の信
号発電子を設けずに、エキサイタコイルの出力を
用いて簡単な構成で機関の回転速度が設定回転速
度以上になつたときに、点火位置を大幅に進め
て、迅速に回転速度を押えることができる。また
過回転防止時に未燃焼ガスが生じないのでマフラ
内の異音の発生を防止できる。更に過回転防止時
にバツクフアイアが生じないのでマフラが過熱さ
れるのを防ぐことができる。このように本発明に
よれば、従来の過回転防止付点火装置が有してい
た欠点をすべて解消できるので工業的実益が大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す接続図、第２図
は本発明で用いる発電機の一例を一部断面して示
す概略構成図、第３図Ａ乃至Ｄは第１図の実施例
に対して第２図の発電機を用いた場合の各部の波
形を示す線図、第４図は本発明の点火装置の進角
特性の一例を示す線図、第５図は本発明で用いる
発電機の他の例を示す概略構成図、第６図Ａ乃至
Ｄは第１図の実施例に対して第５図の発電機を用
いた場合の各部の波形を示す線図である。 １…点火コイル、２…点火プラグ、３…コンデ
ンサ、４…サイリスタ、５…エキサイタコイル、
６，７，１０，１５…ダイオード、８…信号コイ
ル、１１，１２…抵抗、１３…コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関と同期して電圧を誘起するエキサイ
   タコイルの出力で充電されたコンデンサの電荷を
   点火位置で信号源から与えられる信号により導通
   する半導体スイツチと点火コイルの１次コイルと
   を通して放電させるコンデンサ充放電式の内燃機
   関用点火装置において、 前記エキサイタコイルの両端電圧を分圧回路に
   より分圧して機関の回転速度が設定回転速度以上
   になつたときに前記半導体スイツチの制御端子に
   導通信号を与える過回転防止用信号回路が設けら
   れてなり、 前記過回転防止用信号回路が与える導通信号は
   前記設定回転速度における機関の正規の点火位置
   よりも位相が進んだ位置で発生するように設定さ
   れていることを特徴とする過回転防止装置付内燃
   機関用点火装置。